Oleh Arif Widodo NRP. 2205100108 Dosen Pembimbing Dr. Tri Arief Sardjono, ST. MT.
Latar Belakang BIOMEDIK ISA Slot
Sistem Akuisisi ECG USB
Tujuan Merancang dan merealisasikan sebuah sistem
akuisisi ECG menggunakan USB untuk menunjang penelitian deteksi aritmia secara otomatis.
Batasan Masalah ECG dirancang sebagai standard clinical ECG dengan
menggunakan 12 lead. Perancangan difokuskan pada perangkat keras akuisisi data dan USB interface. Input ECG yang digunakan diambil dari simulator terutama untuk sinyal ECG yang memiliki kelainan Aritmia Deteksi aritmia hanya terbatas pada aritmia takikardia dan bradikardia dengan menganalisa kecepatan denyut jantung dari sinyal ECG.
Aritmia Aritmia merupakan istilah medis yang diartikan sebagai setiap
gangguan pada frekuensi, keteraturan, tempat asal denyut atau konduksi impuls listrik pada jantung. Sebuah denyut jantung normal memiliki rate antara 60-100 Bpm[1]. Takikardia Irama jantung berdenyut lebih cepat dari normal lebih dari 100 beat per menit, dapat disebabkan oleh suhu tubuh, rangsangan jantung oleh saraf simpatis, dan keadaan toksik pada jantung Bradikardia Irama jantung berdenyut lambat kurang dari 60 beat per menit. Dapat disebabkan oleh sindrom sinus karotikus dan rangsangan saraf parasimpatis.
[1] Thaler, Malcolm S, Satu – satunya buku EKG yang anda perlukan, Hipokrates, Jakarta, 2000
Diagram Blok Perangkat Keras
Diagram Blok Perangkat Lunak
Perancangan Perangkat Lunak Terdiri dari 2 bagian yaitu perancangan perangkat lunak pada
mikrokontroler dan perancangan perangkat lunak pada komputer. Diagram alir perangkat lunak pada mikrokontroler Diagram alir perangkat lunak pada komputer Start
Ada request T Y Pilih mode dan lead
Konversi = 1
Baca ADC Y
T Kirim Data
Stop
Deteksi QRS komplek dan Heart Rate Deteksi QRS komplek ini didasarkan pada pendekatan
yang dilakukan oleh Pan dan Tompkins[2]. Secara umum tahapan yang dilakukan pada deteksi QRS komplek dan Heart rate ini meliputi - Bandpass integer filter - Derivative - Squaring function tidak digunakan Gain - Moving Window Integral tidak digunakan - Adaptive Thresholding disederhanakan - Penentuan R-R interval dan Heart Rate [2] Tompkins, Willis J., ”Biomedical Digital Signal Processing”, Prentice Hall PTR, New Jersey, 1993
Hasil Uji Penguat Instrumentasi Rangkaian penguat instrumentasi memberikan
penguatan sebesar + 100x, dengan noise sebesar 5 mV Vin
Vout
gain
Noise(p-p)
SNR(dB)
0.5 mV
51 mV
100
5 mV
20.172
1 mV
100 mV
100
5 mV
26.0206
1.5 mV
150 mV
100
5 mV
29.54243
2 mV
200 mV
100
5 mV
32.0412
Hasil Uji Sistem Akuisisi [1] Sistem akusisi yang dirancang telah dapat menampilkan sinyal-sinyal
dari 11 jenis lead ECG yang diambil simulator Lead I
V1
Lead II
V2
Lead III
V3
aVR
V4
aVL
V5
aVF
V6
Hasil Uji Sistem Akuisisi [2] Sistem akusisi yang dirancang juga dapat menampilkan sinyal-sinyal
dari 3 jenis lead ECG yang diambil tubuh manusia
Lead I Lead II Lead III
Hasil Uji Algoritma Deteksi QRS Simulator (Lead I) Kecepatan Denyut (BPM)
TP
FN
FP
Sensitifitas
Prediksi Positif
30
100
0
0
100.00%
100.00%
60
99
0
1
100.00%
99.00%
120
100
0
0
100.00%
100.00%
180
100
0
0
100.00%
100.00%
240
100
0
0
100.00%
100.00%
Pasien (Lead I) Pasien
TP
FN
FP
Sensitifitas
Prediksi Positif
Arif W
100
0
0
100.00%
100.00%
Kunto Aji
97
3
0
97.00%
100.00%
Eka Adi P
99
1
0
99.00%
100.00%
Ansorul K
99
1
0
99.00%
100.00%
Harry A
100
0
0
100.00%
100.00%
Taufiqur R
99
1
0
99.00%
100.00%
Kesimpulan Rangkaian penguat instrumentasi menggunakan AD620 dapat
memberikan penguatan yang tinggi mencapai 100 kali dengan noise yang rendah sekitar 5 mV, serta lebih efisien dalam penggunaannya pada ECG. Sistem akuisisi ECG yang dirancang dapat digunakan untuk semua komputer yang memiliki port USB. Program deteksi QRS komplek dengan metode Pan dan Tompkins yang dimodifikasi memiliki nilai sensitifitas yang tinggi sekitar 99% dan prediksi positif 100%. ECG yang dirancang telah dapat menampilkan sinyal-sinyal dari 11 jenis lead ECG yang diambil langsung dari pasien (Lead I, Lead II, Lead III) dan simulator ECG (Lead I, Lead II, Lead III, aVL, aVF dan Lead Precordial). Program deteksi aritmia yang dirancang dapat mendeteksi dua kelainan aritmia yaitu bradikardia dan takikardia.
Saran Saran – saran yang dapat diberikan untuk pengembangan alat ini sebagai berikut: Untuk hasil akuisisi ECG 12 lead yang lebih baik dan dapat ditampilkan
secara bersamaan disarankan untuk menggunakan penguat amplifier dan pengkondisi sinyal pada masing-masing lead. Agar sinyal yang ditampilkan tidak terganggu noise jala-jala disarankan untuk menambahkan program digital notch filter 50 Hz. Kabel lead yang digunakan disarankan menggunakan kabel lead yang standar agar hasil akusisi sinyal ECG lebih baik. Penggunaan modul USB dengan kecepatan full speed dapat meningkatkan hasil akuisisi ECG. Perlu dikembangkan lebih lanjut algoritma untuk mendeteksi kelainan aritmia lainnya.
TERIMA KASIH
